WO2003053018A1 - Verfahren und vorrichtung zum bidirektionalen simplex-übertragen von daten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bidirektionalen simplex-übertragen von daten Download PDF

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Rainer Moritz
Uwe Lueders
Berthold Elbracht
Jens Haensel
Wolfgang Kostorz
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04L25/028—Arrangements specific to the transmitter end
    • H04L25/029—Provision of high-impedance states

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for bidirectional transmission of data.
  • the present invention is based on the object of developing a method and a device of the type mentioned at the outset in such a way that an "automotive" interface for digital communication on a signal line is created.
  • the data is exchanged between at least two communication participants, the
  • the function of a transmitter is assigned to each of the preferably two communication participants at least temporarily, that is to say at least during the duration of the transmission of the data, or at least temporarily, that is to say at least temporarily during the transmission of the data, to the function of a receiver.
  • the consumer unit of the transmitter is switched off before the signals are transmitted, in order to generate those to be transmitted via the communication path
  • the consumer unit of the transmitter is switched on again.
  • the characteristic sizes of the present preferably designed as R [adar-] S [ensor-] l [interface], lie
  • Interface device at an exemplary bit time of approximately eight microseconds and at an exemplary signal level "high" of approximately 20 milliamperes.
  • the low terminating impedance not only minimizes the EMC radiation, but correspondingly also achieves a high EMC radiation resistance.
  • the data can be encoded by any coding, for example with at least one cyclic code, in particular with the Abramson code, with the Hamming code, with the Manchester code or with the Manchester II code.
  • the Manchester code in particular the Manchester II code
  • the Manchester code is expediently adopted for coding the digital information in both communication directions
  • an increase in the data rates can be achieved by self-synchronizing coding of the digital data for communication in both directions.
  • this technical measure - in particular with Manchester II coding - ensures security during data transmission.
  • the synchronization takes place in the middle of a pulse, in particular a data pulse, and is therefore advantageous on account of what occurs there
  • both pulse halves are expediently scanned at least once before and after the synchronization time in the middle of the pulse.
  • the scanning is advantageously carried out by means of multiple scanning within a scanning window; thus the advantages regarding the
  • a simultaneous bidirectional data transmission of both communication participants, expediently asynchronously, is therefore generally possible in a manner essential to the invention.
  • Diagnostic comparator unit for waking up (“wake up” mode) assigned to the device after operation in the idle state (“sleep” mode). Accordingly, both the method and the device according to the present invention are not only designed to be “sleep” and “wake up” capable, but also have a variety of diagnostic functions for errors on the signal line by means of the implementation of the diagnostic comparator unit.
  • the device can also be put into a “tristate” mode by switching off the consumer unit of the temporary receiver and the power source unit.
  • a so-called “tristate” test is recommended if, in the case of bus systems within digital circuits, the components connected to the data bus, that is to say the communication participants in the present case, alternately as active, current-feeding transmitter or as inactive (“tristate"), currentless receiver can be switched.
  • the "tristate” test now determines whether the "tristate” state is reached and how long the change of state takes.
  • the "tristate” test in the sense of a parameter test is essentially attributed to a current measurement or a leakage current measurement:
  • a common method of doing this is to supply current to the pins to be tested with high resistance via a resistor. In the "tristate" state, the pins to be measured must not influence the specified voltage value. These must then be between the maximum allowed low
  • At least one buffer comparator unit can expediently be connected in parallel with the comparator unit
  • Buffer comparator unit of the receiver the state of a full reception buffer can be fed back to the transmitter.
  • the device can be operated by at least one further switchable current source unit, in particular as a modular and / or in particular programmable PAS system for processing electrical and non-electrical measured variables for computer measuring technology; consequently, the present invention is fully compatible with the single-current interface PAS interface.
  • the present invention relates to the use of a method according to the type set out above and / or at least one device according to the type set out above as part of at least one integrated circuit, in particular at least one application [pecific] l [ntegrated] C [ircuit ], for at least one
  • Radar sensor interface unit of at least one radar system in particular for short distances (so-called “short-range radar system”).
  • the present invention can be used to implement an interface-like connection between at least one radar central control unit (CSG) as a control unit and at least one radar sensor as a peripheral unit.
  • CSG radar central control unit
  • the above-described digital interface according to the present invention is suitable for path building systems, for example sensors, of any kind in automotive and industrial applications.
  • the present invention is not only characterized by
  • Figure 1 is a schematic block diagram of an embodiment of a device according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of part of the device from FIG. 1;
  • Fig. 3 is a schematic diagram for the temporal signal curve in the
  • Fig. 4 is a schematic diagram for the temporal signal curve during data transmission from the control unit to the peripheral unit of the device of Fig. 1 and 2, the upper half of the image on the control unit, the middle part of the image on the data to be transmitted in the form of signals and the lower Half of the picture on the
  • Fig. 5 is a schematic diagram for the temporal signal curve during data transmission from the peripheral unit to the control unit of the device of Fig. 1 and 2, the upper half of the image on the control unit, the middle part of the image on the data to be transmitted in the form of signals and the lower Relate half of the image to the peripheral unit;
  • Fig. 6 shows a schematic diagram for the temporal signal curve
  • Fig. 7 is a schematic diagram for the temporal signal curve during the transition of the peripheral unit in the "sleep" mode or in the "wake up” mode of the device of Fig. 1 and 2, wherein the upper half of the image on the control unit relate the middle part of the image to the data to be transmitted in the form of signals and the lower half of the image to the peripheral unit;
  • Fig. 8 shows a schematic diagram for the temporal signal curve
  • FIG. 9 shows a schematic diagram for the signal progression over time in the test mode of the device from FIGS. 1 and 2, the upper half of the image relating to the control unit, the middle part of the image relating to the data to be transmitted in the form of signals and the lower half of the image relating to the peripheral unit ;
  • Fig. 10 is a schematic diagram for the temporal signal curve in the device of Fig. 1 and 2 when short-circuiting to earth or ground potential, with the upper half of the picture on the control unit, the middle part of the picture on the data to be transmitted in the form of signals and the lower half of the picture on the
  • Fig. 11 is a schematic diagram for the temporal signal course during data transmission from the peripheral unit of the device of Fig. 1 and 2 to the single-stream interface PAS interface, the upper half of the image on the peripheral unit, the middle part of the image on the data to be transmitted in the form of signals and refer to the lower half of the picture to the PAS interface.
  • FIGS. 1 to 11 Identical or similar configurations, elements or features are provided with identical reference numerals in FIGS. 1 to 11.
  • FIG. 1 shows an interface device 100 designed as an R [adar] sensor shown.
  • This RSI interface is a current-based bidirectional single-wire interface with Manchester-coded digital transmission.
  • the two communication participants 10 and 10 ', to whom the function of a transmitter or the function of a receiver is temporarily assigned when data DATA is transmitted, are each assigned a switching means 60 or 60'. switchable (-> reference symbol "RON": resistor on) external
  • the consumer unit 30 or 30 ' is each assigned a current source unit 40 or 40' which can be switched by means of a switching means 62 or 62 '(-> reference symbol "ION": current source on).
  • the current source unit 40 of the temporary transmitter is clocked in order to generate the signals to be transmitted via the communication path 20.
  • Comparator unit 50 or 50 'assigned to consumer unit 30 or 30' can be removed, from which the communication path 20 output signals corresponding to the transmitted signals at the comparator unit 50 'of the receiver (-> reference symbol "DO": data output).
  • Milliampere designed current source unit 40 of the communication subscriber 10 functioning as a temporary transmitter is clocked accordingly and the signals to be transmitted via the communication path 20 are generated in this way.
  • the current flow corresponding to the signals via the communication path 20 results in a voltage drop at the (still switched on) consumer unit 30 'of the communication subscriber 10' functioning as a temporary receiver, so that the corresponding comparator unit 50 'assigned to the receiver
  • a buffer comparator unit 52 or 52 ' is connected in parallel to the comparator unit 50 or 50', with the
  • Buffer comparator unit 52 'of the temporary receiver the state of a full reception buffer of the receiver (-> reference symbol "BF": buffer fill) can be reported back to the transmitter, as is shown in the schematic diagram for the temporal signal curve in the state of a full reception buffer of the receiver according to FIG. 6 can be seen.
  • a second current source unit 42 or 42 ' which can be switched by means of a switching means 64 or 64', is connected in parallel to the current source unit 40 or 40 '(-> reference symbol "LB": line block buffer fill).
  • the device 100 can be any type of the device 100. As illustrated in FIG. 7, the device 100 can be any type of the device 100.
  • both the method and the device 100 according to FIGS. 1 and 2 are not only designed to be “sleep” and “wake up” -capable, but also have a wide variety by means of the implementation of the diagnostic comparator unit 54 or 54 ′
  • the first "lower” input of the diagnostic comparator unit 54 or 54 'in FIG. 1 is connected to the communication path 20 functioning as a signal line, whereas the second “upper” input of the diagnostic comparator unit 54 or 54' in FIG. 1 is connected between two resistors 36 or 36 'and 38 or 38' is switched. Since in the exemplary embodiment in FIG. 1 the resistor 36 or 36 'facing the supply voltage VZP is selected to be twice as large as the resistor 38 or 38' facing the earth or ground potential GND, the potential VZP exists at the second input of the diagnostic comparator unit 54 or 54 ' / 3 system.
  • Communication path 20 and thus also the first input of diagnostic comparator unit 54 or 54 'brought to potential VZP / 2, in that in each of the two communication participants 10 or 10 'between the supply voltage VZP and the earth or ground potential GND at least two identically sized resistors 32 or 32' and 34 or 34 'are connected, the connection point between the as Signal line acting
  • test mode the test mode
  • normal operation is present (“normal”)
  • the signal line 20 is separated, open line ”) or
  • FIG. 10 shows a schematic diagram for the temporal signal curve in the device from FIGS. 1 and 2 when short-circuiting to earth or ground potential, namely initially in the “power up” state (“at power up”) of the device 100 (cf. about this too
  • operation as a PAS interface can also be implemented with the present device 100.
  • the device 100 has a third current source unit 44 or 44 'which can be switched by means of a switching means 66 or 66'(-> reference symbol "PAS": PAS mode), which is connected in parallel to the current source unit 40 or 40 '.
  • PAS PAS mode
  • the present invention provides the possibility of detecting and compensating for data failures during the data transmission, at the same time achieving greater robustness against EMC influences.
  • the method and the device 100 can be used irrespective of a special application, specifically wherever data transmission between at least two communication participants is desired.
  • S [ensor-] l [nterface] interface system offers an airbag system, the drive control, the. Chassis and brake control as well as transmission control processes or the like. Communication of other electronics, such as window regulators or door locks with a control unit, should also be considered.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung (100) zur Simplex-Übertragung von Daten (DATA) auf einer Signalleitung (20), wobei die Verbrauchereinheit (30, 30') Transceivers (10, 10') beim Senden Daten mittels eines Schalters (60, 60') abgeschaltet wird. Die Daten werden durch Modulation einer Stromquelleeinheit (40, 40') übertragen und im Empfänger mittels einer Komparatoreinheit (50, 50') erfasst. Weitere Komparatoreinheiten (52, 52', 54, 54') und Stromquelleeinheiten (42, 42', 44, 44') werdenverwendet, um den Zustand eines vollen Puffers oder eines Kurzschlussesdes Kommunikationspfades zu entdecken.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BIDIREKTIONALEN SIMPLEX-ÜBERTRAGUNG VON DATEN
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum bidirektionalen Übertragen von Daten.
Stand der Technik
Verfahren sowie Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise im Rahmen der digitalen Kommunikation über Stromschnittstellen aus Automobil- und industriellen Anwendungen bekannt.
Allerdings werden bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen zumeist mindestens zwei Signalleitungen eingesetzt, um eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Kommunikationsteilnehmern zu ermöglichen. Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine "automotive"-taugliche Schnittstelle zur digitalen Kommunikation auf einer Signalleitung geschaffen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung erfolgt mithin eine bidirektionale serielle Übertragung der in Form von Signalen vorliegenden Daten auf Strommodulationsbasis im "Master/Slave"-Betrieb mit nur einer als Kommunikationspfad ausgebildeten Signalleitung.
Die Daten werden hierbei zwischen mindestens zwei Kommunikationsteilnehmern ausgetauscht, wobei die
Kommunikationsteilnehmer in erfindungswesentlicher Weise im wesentlichen symmetrisch aufgebaut sind und jeder der
Kommunikationsteilnehmer
- mindestens eine schaltbare Verbrauchereinheit,
- mindestens eine der Verbrauchereinheit zugeordnete schaltbare Stromquelleneinheit und - mindestens eine der Verbrauchereinheit zugeordnete
Komparatoreinheit aufweist. Erfindungsgemäß wird jedem der vorzugsweise zwei Kommunikationsteilnehmer beim Übertragen der Daten zumindest temporär, das heißt zumindest während der Dauer der Übertragung der Daten die Funktion eines Senders bzw. zumindest temporär, das heißt zumindest während der Dauer der Übertragung der Daten die Funktion eines Empfängers zugeordnet.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die mit dem Kommunikationspfad verbundenen Kommunikationsteilnehmer jeweils abwechselnd als aktiver, stromeinspeisender Sender oder als passiver Empfänger geschaltet werden können, indem verfahrensgemäß
- vor dem Übertragen der Signale die Verbrauchereinheit des Senders abgeschaltet wird, - zum Erzeugen der über den Kommunikationspfad zu übertragenden
Signale die Stromquelleneinheit des Senders entsprechend getaktet wird,
- die auf diese Weise erzeugten Signale über den Kommunikationspfad übertragen werden, so daß an der dem Empfänger zugeordneten Komparatoreinheit entsprechende Ausgangssignale entstehen, und
- nach dem Übertragen die Verbrauchereinheit des Senders wieder eingeschaltet wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird durch die Möglichkeiten der Strommodulation nicht nur ein hoher Signal-/Störabstand, sondern durch den Einsatz der mindestens einen Verbrauchereinheit auch eine minimale E[lektro]M[agnetische]V[erträglichkeit]-Abstrahlung durch kleinste Signalspannungspegel erreicht, wobei sich die Signalspannungspegel als Produkt aus dem Widerstandswert der Verbrauchereinheit und der modulierten Stromstärke ergeben.
Exemplarisch können in diesem Zusammenhang für die Verbrauchereinheit niedrige Abschlußimpedanzen in der Größenordnung von beispielsweise zwölf Ohm und für die Strommodulation Stromstärken in der Größenordnung von einigen wenigen 10"2 Ampere gewählt werden, so daß die Signalspannungspegel in der Größenordnung von einigen Zehntel Volt liegen.
Dementsprechend liegen die charakteristischen Größen der vorliegenden, vorzugsweise als R[adar-]S[ensor-]l[nterface] ausgebildeten
Schnittstellenvorrichtung bei einer exemplarischen Bitzeit von etwa acht Mikrosekunden und bei einem exemplarischen Signalpegel "high" von etwa zwanzig Milliampere. Durch die niedrige Abschlußimpedanz wird nicht nur die EMV-Abstrahlung minimiert, sondern korrespondierend hierzu auch eine hohe EMV-Einstrahlfestigkeit erzielt.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung können die Daten durch beliebige Kodierungen, so zum Beispiel mit mindestens einem zyklischen Code, insbesondere mit dem Abramson-Code, mit dem Hamming-Code, mit dem Manchester-Code oder mit dem Manchester Il-Code, kodiert werden.
Wenn zweckmäßigerweise in beiden Kommunikationsrichtungen zur Kodierung der digitalen Information der Manchester-Code, insbesondere der Manchester-Il-Code, übernommen wird, kann eine Erhöhung der Datenraten durch selbstsynchronisierende Kodierung der digitalen Daten für die Kommunikation in beiden Richtungen erzielt werden. Des weiteren ist durch diese technische Maßnahme - insbesondere bei Manchester II- Kodierung - eine Sicherheit bei der Datenübertragung gewährleistet.
Bei Verwenden der Manchester-Kodierung erfolgt die Synchronisation in der Mitte eines Impulses, insbesondere eines Datenimpulses, und ist dadurch vorteilhafterweise aufgrund des dort jeweils auftretenden
Flankenwechsels immer und genau möglich. Zweckmäßigerweise wird bei der Manchester-Kodierung die Zeitdauer zwischen zwei Synchronisationszeitpunkten in der Impulsmitte als der die Taktfrequenz repräsentierende Zeitbereich eingesetzt.
Um einen weiteren Vorteil der Manchester-Kodierung, nämlich die Ein-Bit-
Fehlererkennung ausnutzen zu können, werden zweckmäßigerweise beide Impulshälften vor und nach dem Synchronisationszeitpunkt in der Impulsmitte zumindest einmal abgetastet. Das Abtasten erfolgt vorteilhafterweise mittels Mehrfachabtastung innerhalb eines Abtastfensters; somit bleiben die Vorteile bezüglich der
Kommunikationsrichtung von Peripherieeinheit zu Steuereinheit vollständig erhalten und können gleichzeitig in der Gegenrichtung genutzt werden.
Mithin ist also generell in erfindungswesentlicher Weise eine gleichzeitige bidirektionale Datenübertragung beider Kommunikationsteilnehmer, zweckmäßigerweise asynchron, möglich.
Der Fachmann auf dem Gebiet derartiger elektrischer und elektronischer Schaltungen, beispielsweise ein Fachhochschulingenieur der
Elektrotechnik, wird in bezug auf die vorliegende Erfindung nicht nur die sehr geringen Latenzzeiten sowie die Möglichkeit eines Betriebs schon bei kleinen Versorgungsspannungen, sondern auch eine gewisse Unempfindlichkeit gegenüber Versätzen bei Versorgungsspannung und bei Masse sowie gegenüber Übergangswiderständen zwischen
(temporärem) Sender und (temporärem) Empfänger zu schätzen wissen.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dem als Signalleitung zwischen den Kommunikationsteilnehmern ausgebildeten Kommunikationspfad jeweils mindestens eine
Diagnosekomparatoreinheit zum Aufwecken ("Wake up"-Modus) der Vorrichtung nach Betreiben im Ruhezustand ("Sleep"-Modus) zugeordnet. Mithin ist sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur "sleep"- und "wake up"-fähig ausgestaltet, sondern weist mittels der Implementierung der Diagnosekomparatoreinheit auch vielfältige Diagnosefunktionen für Fehler auf der Signalleitung auf.
Unabhängig vom oder in Verbindung mit dem "Sleep"-Modus bzw. "Wake up"-Modus kann die Vorrichtung durch Abschalten der Verbrauchereinheit des temporären Empfängers sowie der Stromquelleneinheit auch in einen "Tristate"-Modus versetzt werden. In diesem Zusammenhang empfiehlt sich eine sogenannte "Tristate"-Prüfung, wenn bei Bussystemen innerhalb digitaler Schaltungen die mit dem Datenbus verbundenen Bausteine, das heißt im vorliegenden Falle die Kommunikationsteilnehmer, jeweils abwechselnd als aktiver, stromeinspeisender Sender oder als inaktiver ("tristate"), stromloser Empfänger geschaltet werden können.
Bei der "Tristate"-Prüfung wird nun festgestellt, ob der "Tristate"-Zustand erreicht wird und wie lange der Zustandswechsel dauert. Die "Tristate"- Prüfung im Sinne eines Parametertestes wird im wesentlichen auf eine Strommessung bzw. auf eine Leckstrommessung zurückgeführt:
Eine übliche Methode hierzu ist es, hochohmig über einen Widerstand Strom an den zu prüfenden Pins einzuspeisen. Im "Tristate"-Zustand dürfen die zu messenden Pins den vorgegebenen Spannungswert nicht beeinflussen. Diese müssen dann zwischen dem maximal erlaubten Low-
Pegel und dem minimal erlaubten High-Pegel liegen. Beim Funktionstest werden dabei auch die Umschaltzeiten aktiv -> inaktiv bzw. inaktiv -> aktiv gemessen.
Wenn die vorliegende Erfindung in bevorzugter Weise weitergebildet werden soll, so empfiehlt es sich, den Zustand eines vollen Empfangspuffers des Empfängers mittels mindestens einer zur Komparatoreinheit parallelgeschalteten Pufferkomparatoreinheit an den Sender rückzumelden, so daß der Sender bei vollem Empfangspuffer des Empfängers automatisch blockiert werden kann. Hierzu kann zur Komparatoreinheit in zweckmäßiger Weise jeweils mindestens eine Pufferkomparatoreinheit parallelgeschaltet werden, wobei durch die
Pufferkomparatoreinheit des Empfängers der Zustand eines vollen Empfangspuffers an den Sender rückmeldbar ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung durch zumindest eine weitere schaltbare Stromquelleneinheit als insbesondere modulares und/oder insbesondere programmierbares PAS- System zum Aufbereiten elektrischer und nicht-elektrischer Meßgrößen für die Computer-Meßtechnik betreibbar ist; mithin ist die vorliegende Erfindung voll kompatibel zur Einleitungsstromschnittstelle PAS-Interface.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten Art und/oder mindestens einer Vorrichtung gemäß der vorstehend dargelegten Art als Teil mindestens eines integrierten Schaltkreises, insbesondere mindestens eines A[pplication]S[pecific]l[ntegrated]C[ircuit], für mindestens eine
Radar-Sensor-Schnittstelleneinheit mindestens eines Radarsystems, insbesondere für kurze Entfernungen (sogenanntes "short ränge radar system").
So kann durch die vorliegende Erfindung beispielsweise eine schnittstellenartige Verbindung zwischen mindestens einem Radar- Zentralsteuergerät (CSG) als Steuereinheit und mindestens einem Radarsensor als Peripherieeinheit implementiert sein.
Allgemeiner eignet sich die vorstehend erläuterte digitale Schnittstelle gemäß der vorliegenden Erfindung für Wegbausysteme, zum Beispiel Sensoren, jeglicher Art in Automobil- und Industrieanwendungen. Hierbei zeichnet sich die vorliegende Erfindung nicht nur durch
- eine hohe Signalübertragungsrate,
- eine hohe Eigensicherheit bei Leitungskurzschluß und/oder bei Leitungsabfall, - eine automatische Kollisionserkennung sowie
- eine kostengünstige Hardware- und Softwarerealisierung aus, sondern insbesondere auch dadurch, daß die vorgenannten Vorteile durch das Realisieren der schaltbaren Empfänger-Widerstände in Verbindung mit einer digitalen Ablaufsteuerung in einer einzigen Schaltungsanordnung kombinierbar sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden nachstehend anhand des durch die Figuren 1 bis 11 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Teils der Vorrichtung aus Fig. 1 ;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf im
"power up"-Zustand der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Steuereinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere
Bildhälfte auf die Peripherieeinheit beziehen; Fig. 4 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf bei Datenübertragung von der Steuereinheit zur Peripherieeinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Steuereinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere Bildhälfte auf die
Peripherieeinheit beziehen;
Fig. 5 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf bei Datenübertragung von der Peripherieeinheit zur Steuereinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Steuereinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere Bildhälfte auf die Peripherieeinheit beziehen;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf bei
Datenübertragung von der Steuereinheit zur Peripherieeinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 im Zustand eines vollen Empfangspuffers des Empfängers, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Steuereinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere Bildhälfte auf die
Peripherieeinheit beziehen;
Fig. 7 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf beim Übergang der Peripherieeinheit in den "Sleep"-Modus bzw. in den "Wake up"-Modus der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Steuereinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere Bildhälfte auf die Peripherieeinheit beziehen;
Fig. 8 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf bei
Datenübertragung von der Steuereinheit zur Peripherieeinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 auf derselben Signalleitung, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Steuereinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere Bildhälfte auf die Peripherieeinheit beziehen;
Fig. 9 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf im Testmodus der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Steuereinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere Bildhälfte auf die Peripherieeinheit beziehen;
Fig. 10 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf in der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 beim Kurzschließen auf Erdoder Massepotential, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Steuereinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere Bildhälfte auf die
Peripheheeinheit beziehen; und
Fig. 11 ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf bei Datenübertragung von der Peripherieeinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 zur Einleitungsstromschnittstelle PAS-Interface, wobei sich die obere Bildhälfte auf die Peripherieeinheit, der mittlere Bildteil auf die in Form von Signalen zu übertragenden Daten und die untere Bildhälfte auf das PAS-Interface beziehen.
Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den Figuren 1 bis 11 mit identischen Bezugszeichen versehen.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Im schematischen Prinzipschaltbild der Figur 1 ist eine als R[adar- ]S[ensor-]l[nterface] ausgebildete Schnittstellenvorrichtung 100 dargestellt. Dieses RSI-Interface ist eine strombasierte bidirektionale EinDraht-Schnittstelle mit Manchester-kodierter digitaler Übertragung.
Die Übertragung von in Form von Signalen vorliegenden Daten DATA erfolgt auf einem Kommunikationspfad (= Signalleitung 20) zwischen zwei symmetrisch aufgebauten Kommunikationsteilnehmern 10, 10', nämlich zwischen einer als Radarsteuereinrichtung ausgebildeten Steuereinheit 10 (= sogenannter "Cluster CA110") und einer als Radarsensoreinrichtung ausgebildeten Peripherieeinheit 10' (= sogenannter "Sensor CA100").
Den beiden Kommunikationsteilnehmern 10 bzw. 10', denen beim Übertragen der Daten DATA temporär die Funktion eines Senders bzw. temporär die Funktion eines Empfängers zugeordnet wird, ist gemäß der Darstellung in den Figuren 1 und 2 jeweils eine mittels eines Schaltmittels 60 bzw. 60' schaltbare (--> Bezugszeichen "RON": resistor on) externe
Verbrauchereinheit 30 bzw. 30' in Form einer Abschlußimpedanz mit einem Widerstandswert von zwölf Ohm zugeordnet.
Die Verbrauchereinheit 30, die dem als temporärer Sender fungierenden Kommunikationsteilnehmer 10 zugeordnet ist, wird vor dem Übertragen der Daten DATA abgeschaltet und nach dem Übertragen der Daten DATA wieder eingeschaltet.
Der Verbrauchereinheit 30 bzw. 30' ist jeweils eine mittels eines Schaltmittels 62 bzw. 62' schaltbare (-> Bezugszeichen "ION": current source on) Stromquelleneinheit 40 bzw 40' zugeordnet. Hierbei wird die Stromquelleneinheit 40 des temporären Senders getaktet, um die über den Kommunikationspfad 20 zu übertragenden Signale zu erzeugen.
Des weiteren ist der Darstellung der Figuren 1 und 2 jeweils eine der
Verbrauchereinheit 30 bzw. 30' zugeordnete Komparatoreinheit 50 bzw. 50' entnehmbar, wobei aus den über den Kommunikationspfad 20 übertragenen Signalen an der Komparatoreinheit 50' des Empfängers entsprechende Ausgangssignale entstehen (--> Bezugszeichen "DO": data Output).
Das Prinzip der Kommunikation, das heißt der Übertragung der Daten
DATA einschließlich der Fehlerbehandlung ist hierbei den Figuren 3 bis 11 zu entnehmen:
Zunächst sind sowohl der Kommunikationsteilnehmer 10 als auch der Kommunikationsteilnehmer 10' im sogenannten "Hörmodus" (->
Bezugszeichen "listen" in den Figuren 3 bis 11), das heißt sowohl die Verbrauchereinheit 30 des Kommunikationsteilnehmers 10 als auch die die Verbrauchereinheit 30' des Kommunikationsteilnehmers 10' sind eingeschaltet.
Zu Beginn der Übertragung der Daten DATA schaltet der temporäre Sender (= Kommunikationsteilnehmer 10) die ihm zugeordnete Verbrauchereinheit 30 ab; dies bedeutet, daß der Kommunikationsteilnehmer 10 in den "Sendemodus" (-> Bezugszeichen "talk" in den Figuren 3 bis 11) übergeht, indem die auf zwanzig
Milliampere ausgelegte Stromquelleneinheit 40 des als temporärer Sender fungierenden Kommunikationsteilnehmers 10 entsprechend getaktet und die über den Kommunikationspfad 20 zu übertragenden Signale auf diese Weise erzeugt werden.
Der den Signalen entsprechende Stromfluß über den Kommunikationspfad 20 ergibt an der (weiterhin eingeschalteten) Verbrauchereinheit 30' des als temporärer Empfänger fungierenden Kommunikationsteilnehmers 10' einen Spannungsabfall, so daß an der dem Empfänger zugeordneten Komparatoreinheit 50' die entsprechenden
Ausgangssignale entstehen (--> Bezugszeichen "DO": data Output). Nach Beenden des Übertragens der Daten DATA wird die Verbrauchereinheit 30 des temporären Senders wieder eingeschaltet, so daß sich nunmehr wieder beide Kommunikationsteilnehmer 10, 10' im "Hörmodus" (-> Bezugszeichen "listen") befinden.
Da die Zuordnung der Eigenschaft "Sender" zum Kommunikationsteilnehmer 10 bzw. der Eigenschaft "Empfänger" zum Kommunikationsteilnehmer 10' jeweils nur temporär, das heißt nur während der Dauer der Übertragung der Daten DATA erfolgt, kann nach Abschluß einer Datenübertragung eine weitere Datenübertragung in dieselbe Richtung oder in die umgekehrte Richtung erfolgen; in letzterem Falle wird die Eigenschaft "Sender" dann dem Kommunikationsteilnehmer 10' bzw. die Eigenschaft "Empfänger" dann dem Kommunikationsteilnehmer 10 zugeordnet.
Neben den vorstehend dargelegten Zuständen der Schnittstelle 100 kann diese in erfindungswesentlicher Weise auch weitere Zustände aufweisen:
Hierzu ist zur Komparatoreinheit 50 bzw. 50' jeweils eine Pufferkomparatoreinheit 52 bzw. 52' parallelgeschaltet, wobei durch die
Pufferkomparatoreinheit 52' des temporären Empfängers der Zustand eines vollen Empfangspuffers des Empfängers (--> Bezugszeichen "BF": buffer füll) an den Sender rückmeldbar ist, wie anhand des schematischen Diagramms für den zeitlichen Signalverlauf im Zustand eines vollen Empfangspuffers des Empfängers gemäß Figur 6 zu entnehmen ist.
Hierzu ist eine zweite, jeweils mittels eines Schaltmittels 64 bzw. 64' schaltbare Stromquelleneinheit 42 bzw. 42' zur Stromquelleneinheit 40 bzw. 40' parallelgeschaltet (-> Bezugszeichen "LB": line block buffer füll).
Wie anhand Figur 7 veranschaulicht ist, kann die Vorrichtung 100 durch
Abschalten der Verbrauchereinheit 30' des temporären Empfängers sowie der Stromquelleneinheit 40 bzw. 40' in einen "Tristate/Sleep"-Modus versetzt werden (--> Bezugszeichen "SL": sleep from Mikroprozessor μC). Aus diesem "Tristate/Sleep"-Modus kann über einen "Low"-Pegel am Kommunikationspfad 20 wieder ein "Wake up" erfolgen, wozu dem als Signalleitung zwischen den Kommunikationsteilnehmern 10 bzw. 10' ausgebildeten Kommunikationspfad 20 jeweils eine
Diagnosekomparatoreinheit 54 bzw. 54' zum Aufwecken ("Wake up") der Vorrichtung 100 nach dem Betreiben im Ruhezustand ("Tristate/Sleep"- Modus) zugeordnet ist; beim "Wake up" über den "Low"-Pegel am Kommunikationspfad 20 schält der Diagnosekomparatoreinheit 54 bzw. 54' wieder ein.
In diesem Zusammenhang ist sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung 100 gemäß den Figuren 1 und 2 nicht nur "sleep"- und "wake up"-fähig ausgestaltet, sondern weist mittels der Implementierung der Diagnosekomparatoreinheit 54 bzw. 54' auch vielfältige
Diagnosefunktionen für Fehler auf der Signalleitung auf (-> Bezugszeichen "DI": diagnosis).
Hierzu ist der erste, in Figur 1 "untere" Eingang der Diagnosekomparatoreinheit 54 bzw. 54' mit dem als Signalleitung fungierenden Kommunikationspfad 20 verbunden, wohingegen der zweite, in Figur 1 "obere" Eingang der Diagnosekomparatoreinheit 54 bzw. 54' zwischen zwei Widerstände 36 bzw. 36' und 38 bzw. 38' geschaltet ist. Da im Ausführungsbeispiel der Figur 1 der der Versorgungsspannung VZP zugewandte Widerstand 36 bzw. 36' doppelt so groß wie der dem Erdoder Massepotential GND zugewandte Widerstand 38 bzw. 38' gewählt ist, besteht am zweiten Eingang der Diagnosekomparatoreinheit 54 bzw. 54' das Potential VZP/3.
Im Gegensatz dazu wird der als Signalleitung fungierende
Kommunikationspfad 20 und damit auch der erste Eingang der Diagnosekomparatoreinheit 54 bzw. 54' auf das Potential VZP/2 gebracht, indem in jedem der beiden Kommunikationsteilnehmer 10 bzw. 10' zwischen die Versorgungsspannung VZP und das Erd- oder Massepotential GND jeweils mindestens zwei gleich groß gewählte Widerstände 32 bzw. 32' und 34 bzw. 34' geschaltet sind, wobei sich der Verknüpfungspunkt zwischen dem als Signalleitung fungierenden
Kommunikationspfad 20 und der jeweiligen Widerstandsleitung zwischen den beiden Widerständen 32 bzw. 32' und 34 bzw. 34' befindet.
Wie dem schematischen Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf in Figur 8 entnehmbar ist, ist mittels des der Vorrichtung 100 zugeordneten
Verfahrens auch eine Kollisionserkennung sowie eine Wiederinitialisierung im vorgegebenen Modus (-> "master" / "slave") möglich.
Ebenso wird gemäß der Darstellung in Figur 9 durch das vorliegende
Verfahren wie auch durch die vorliegende Vorrichtung 100 eine Leitungsdiagnose mittels Testmodus (vgl. hierzu auch Figur 7: "test mode") im Fehlerfall ermöglicht, wobei in diesem Zusammenhang folgende Ergebnisse des Testmodus sich ergeben können: - ein Normalbetrieb liegt vor ("normal") oder
- die Signalleitung 20 ist abgetrenntfopen line") oder
- ein Kurzschluß auf die Leitung der Versorgungsspannung VZP liegt vor ("Short to VZP") oder
- ein Kurzschluß auf die Leitung des Erd- oder Massepotential GND liegt vor ("Short to GND").
Figur 10 zeigt ein schematisches Diagramm für den zeitlichen Signalverlauf in der Vorrichtung aus den Figuren 1 und 2 beim Kurzschließen auf Erd- oder Massepotential, und zwar zunächst im "power up"-Zustand ("at power up") der Vorrichtung 100 (vgl. hierzu auch
Figur 3) und sodann während des eigentlichen Betriebs ("during Operation"). Gemäß der Darstellung in Figur 11 ist mit der vorliegenden Vorrichtung 100 auch ein Betrieb als PAS-Schnittstelle realisierbar. Hierzu weist die Vorrichtung 100 eine dritte, jeweils mittels eines Schaltmittels 66 bzw. 66' (--> Bezugszeichen "PAS": PAS mode) schaltbare Stromquelleneinheit 44 bzw. 44' auf, die zur Stromquelleneinheit 40 bzw. 40' parallelgeschaltet ist.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß durch das dargestellte Verfahren wie auch durch die dargestellte Vorrichtung 100 den hohen Anforderungen, insbesondere auch im Automobilbereich, an Datenrate,
Datensicherheit und Kosten der Systemlösung Rechnung getragen wird. Weiterhin ist durch die vorliegende Erfindung die Möglichkeit gegeben, Datenausfälle während der Datenübertragung zu detektieren und zu kompensieren, wobei zugleich eine höhere Robustheit gegen EMV- Einflüsse erzielt wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung 100 sind unabhängig von einer speziellen Anwendung einsetzbar, und zwar überall dort, wo eine Datenübertragung zwischen mindestens zwei Kommunikationsteilnehmern erwünscht ist. Außer dem genannten R[adar-
]S[ensor-]l[nterface]-Schnittstellensystem bieten sich hier ein Airbagsystem, die Antriebssteuerung, die . Fahrwerk- und Bremsenregelung sowie Getriebesteuervorgänge oder dergleichen an. Ebenso ist an eine Kommunikation weiterer Elektronik, wie etwa Fensterheber oder Türschlösser mit einem Steuergerät, zu denken. B e z u g s z e i c h e n l i s t e
0 Vorrichtung als temporärer Sender fungierender Kommunikationsteilnehmer ' als temporärer Empfänger fungierender Kommunikationsteilnehmer Kommunikationspfad = Signalleitung zwischen temporärem Sender 10 und temporärem Empfänger 10' erste Verbrauchereinheit des temporären Senders 10 ' erste Verbrauchereinheit des temporären Empfängers 10' zweite Verbrauchereinheit des temporären Senders 10 ' zweite Verbrauchereinheit des temporären Empfängers 10' dritte Verbrauchereinheit des temporären Senders 10 ' dritte Verbrauchereinheit des temporären Empfängers 10' vierte Verbrauchereinheit des temporären Senders 10 ' vierte Verbrauchereinheit des temporären Empfängers 10' fünfte Verbrauchereinheit des temporären Senders 10 ' fünfte Verbrauchereinheit des temporären Empfängers 10' erste Stromquelleneinheit des temporären Senders 10 ' erste Stromquelleneinheit des temporären Empfängers 10' zweite Stromquelleneinheit des temporären Senders 10 ' zweite Stromquelleneinheit des temporären Empfängers 10' dritte Stromquelleneinheit des temporären Senders 10 ' dritte Stromquelleneinheit des temporären Empfängers 10' Komparatoreinheit des temporären Senders 10 ' Komparatoreinheit des temporären Empfängers 10' Pufferkomparatoreinheit des temporären Senders 10 ' Pufferkomparatoreinheit des temporären Empfängers 10' Diagnosekomparatoreinheit des temporären Senders 10 ' Diagnosekomparatoreinheit des temporären Empfängers 10' 60 Mikroprozessor-Trigger des temporären Senders 10
60' Mikroprozessor-Trigger des temporären Empfängers 10'
BF buffer füll
DATA Daten DI diagnosis
DO data output
GND Erd- oder Massepotential
ION current source on
LB line block buffer füll listen Hörmodus
PAS PAS mode
/POR power on reset
RON resistor on
SL sleep from μC /SO supply off talk Sendemodus
VZP Versorgungsspannung

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zum auf einem Kommunikationspfad (20) vorgesehenen bidirektionalen Übertragen von in Form von Signalen vorliegenden
Daten (DATA) zwischen mindestens zwei jeweils mindestens eine schaltbare Verbrauchereinheit (30, 30'), - jeweils mindestens eine schaltbare Stromquelleneinheit (40, 40'), die der Verbrauchereinheit (30, 30') zugeordnet wird, und jeweils mindestens eine Komparatoreinheit (50, 50'), die der
Verbrauchereinheit (30, 30') zugeordnet wird, aufweisenden Kommunikationsteilnehmern (10, 10'), denen beim Übertragen der Daten (DATA) zumindest temporär die Funktion eines Senders bzw. zumindest temporär die Funktion eines
Empfängers zugeordnet wird, indem vor dem Übertragen der Signale die Verbrauchereinheit (30) des
Senders abgeschaltet wird, - zum Erzeugen der über den Kommunikationspfad (20) zu übertragenden Signale die Stromquelleneinheit (40) des Senders entsprechend getaktet wird, die auf diese Weise erzeugten Signale über den
Kommunikationspfad (20) übertragen werden, so daß an der dem Empfänger zugeordneten Komparatoreinheit (50') entsprechende
Ausgangssignale entstehen, und nach dem Übertragen die Verbrauchereinheit (30) des Senders wieder eingeschaltet wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand eines vollen Empfangspuffers des Empfängers mittels mindestens einer zur Komparatoreinheit (50, 50') parallelgeschalteten Pufferkomparatoreinheit (52, 52') an den Sender rückgemeldet wird und daß der Sender bei vollem Empfangspuffer des Empfängers automatisch blockiert wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten (DATA) mit mindestens einem zyklischen Code, insbesondere mit dem Abramson-Code, mit dem Hamming-Code, mit dem Manchester-Code oder mit dem Manchester Il-Code, kodiert werden.
4. Vorrichtung (100) zum auf einem Kommunikationspfad (20) vorgesehenen bidirektionalen Übertragen von in Form von Signalen vorliegenden Daten (DATA) zwischen mindestens zwei Kommunikationsteilnehmern (10, 10'), denen beim Übertragen der
Daten (DATA) zumindest temporär die Funktion eines Senders bzw. zumindest temporär die Funktion eines Empfängers zugeordnet ist, welche Vorrichtung (100) jeweils mindestens eine schaltbare Verbrauchereinheit (30, 30'), wobei die Verbrauchereinheit (30) des temporären Senders vor dem Übertragen der Daten (DATA) abschaltbar und nach dem Übertragen der Daten (DATA) wieder einschaltbar ist, jeweils mindestens eine der Verbrauchereinheit (30, 30') zugeordnete schaltbare Stromquelleneinheit (40, 40'), wobei die
Stromquelleneinheit (40) des Senders zum Erzeugen der über den Kommunikationspfad (20) zu übertragenden Signale taktbar ist, sowie jeweils mindestens eine der Verbrauchereinheit (30, 30') zugeordnete Komparatoreinheit (50, 50'), wobei aus den über den
Kommunikationspfad (20) übertragenen Signalen an der Komparatoreinheit (50') des Empfängers entsprechende Ausgangssignale entstehen, aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Komparatoreinheit (50, 50') jeweils mindestens eine Pufferkomparatoreinheit (52, 52') parallelgeschaltet ist, wobei durch die Pufferkomparatoreinheit (52') des Empfängers der Zustand eines vollen Empfangspuffers des Empfängers an den Sender rückmeldbar ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromquelleneinheit (40, 40') jeweils mindestens eine weitere schaltbare Stromquelleneinheit (42, 42'; 44, 44'), insbesondere jeweils mindestens zwei weitere schaltbare Stromquelleneinheiten (42, 42'; 44, 44'), parallelgeschaltet sind.
7. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (100) durch zumindest eine der weiteren schaltbaren Stromquelleneinheiten (44, 44') als PAS-System zum Aufbereiten elektrischer und nichtelektrischer Meßgrößen betreibbar ist.
8. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kommunikationspfad (20) jeweils mindestens eine Diagnosekomparatoreinheit (54, 54') zum
Aufwecken ("Wake up"-Modus) der Vorrichtung (100) nach Betreiben im Ruhezustand ("Sleep-Modus") zugeordnet ist.
9. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kommunikationsteilnehmer als mindestens eine Steuereinheit (10), insbesondere als mindestens eine Radarsteuereinrichtung, ausgebildet ist und daß der andere Kommunikationsteilnehmer als mindestens eine Peripherieeinheit (10'), insbesondere als mindestens eine Radarsensoreinrichtung, ausgebildet ist.
10. Verwendung eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder mindestens einer Vorrichtung (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9 als Teil mindestens eines integrierten Schaltkreises, insbesondere mindestens eines A[pplication]S[pecific]l[ntegrated]C[ircuit], für mindestens eine Radar-Sensor-Schnittstelleneinheit mindestens eines Radarsystems, insbesondere für kurze Entfernungen (sogenanntes "short ränge radar System").
11. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kommunikationspfad (20) jeweils mindestens eine Diagnosekomparatoreinheit (54, 54') zur Diagnose von Kurschlussen der Leitung (20) nach GND zugeordnet ist.
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